笛卡爾(法語:René Descartes;1596年3月31日-1650年2月11日),生於法國安德爾羅亞爾省的圖賴訥拉海,是法國著名的哲學家、數學家、物理學家。他對現代數學的發展做出了重要的貢獻,因將幾何坐標體系公式化而被認為是解析幾何之父。他是二元論唯心主義者的代表,提出了「普遍懷疑」的主張,是西方現代哲學思想的奠基人。黑格爾稱笛卡爾為「現代哲學之父」。他的哲學思想深深影響了之後的幾代歐洲人,開拓了所謂「歐陸理性主義」哲學。笛卡兒自成體系,融唯物主義與唯心主義於一體,在哲學史上產生了深遠的影響,堪稱17世紀的歐洲哲學界和科學界最有影響的巨匠之一,被譽為「近代科學的始祖」。代表作品有《方法論》、《幾何》、《屈光學》等。
笛卡爾靠著天才的直覺和嚴密的數學推理,在物理學方面做出了有益的貢獻。
從1619年讀了約翰尼斯·克卜勒的光學著作後,笛卡兒就一直關注著透鏡理論;並從理論和實踐兩方面參與了對光的本質、反射與折射率以及磨製透鏡的研究。他把光的理論視為整個知識體系中最重要的部分。笛卡爾堅信光是「即時」傳播的,他在著作《論人》和《哲學原理》中,完整的闡發了關於光的本性的概念。笛卡爾運用他的坐標幾何學從事光學研究,並在《屈光學》中首次對光的折射定律提出了理論論證。與荷蘭的斯涅耳共同分享發現光的折射定律的榮譽。他認為光是壓力在以太中的傳播,他從光的發射論的觀點出發,用網球打在布面上的模型來計算光在兩種媒質分界面上的反射、折射和全反射,從而首次在假定平行於界面的速度分量不變的條件下導出折射定律;不過他的假定條件是錯誤的,他的推證得出了光由光疏媒質進入光密媒質時速度增大的錯誤結論。他還對人眼進行光學分析,解釋了視力失常的原因是晶狀體變形,設計了矯正視力的透鏡。
他還用光的折射定律解釋彩虹現象,並且通過元素微粒的旋轉速度來分析顏色。在力學方面,笛卡爾則發展了伽利略運動相對性的理論。例如在《哲學原理》一書中,舉出在航行中的海船上海員懷表的表輪這一類生動的例子,用以說明運動與靜止需要選擇參考系的道理。
笛卡爾在《哲學原理》第二章中以第一和第二自然定律的形式比較完整地第一次表述了慣性定律:只要物體開始運動,就將繼續以同一速度並沿著同一直線方向運動,直到遇到某種外來原因造成的阻礙或偏離為止。這裡他強調了伽利略沒有明確表述的慣性運動的直線性。
在這一章中,他還第一次明確地提出了動量守恆定律:物質和運動的總量永遠保持不變。為能量守恆定律奠定了基礎。笛卡爾發現了動量守恆原理的原始形式(笛卡爾所定義的動量是一絕對值,不是向量,因此他的動量守恆原理後來也被證明是錯誤的)。笛卡兒對碰撞和離心力等問題曾作過初步研究,給後來克裡斯蒂安·惠更斯的成功創造了條件。
笛卡爾把他的機械論觀點應用到天體,發展了宇宙演化論,形成了他關於宇宙發生與構造的學說。他認為,從發展的觀點來看而不只是從已有的形態來觀察,對事物更易於理解。他創立了漩渦說。他認為太陽的周圍有巨大的漩渦,恆星。
他認為天體的運動來源於慣性和某種宇宙物質旋渦對天體的壓力,在各種大小不同的旋渦的中心必有某一天體,以這種假說來解釋天體間的相互作用。笛卡兒的太陽起源的以太旋渦模型第一次依靠力學而不是神學,解釋了天體、太陽、行星、衛星、彗星等的形成過程,比康德的星雲說早一個世紀,是 17世紀中最有權威的宇宙論。
笛卡爾的天體演化說、旋渦模型和近距作用觀點,正如他的整個思想體系一樣,一方面以豐富的物理思想和嚴密的科學方法為特色,起著反對經院哲學、啟發科學思維、推動當時自然科學前進的作用,對許多自然科學家的思想產生深遠的影響;而另一方面又經常停留在直觀和定性階段,不是從定量的實驗事實出發,因而一些具體結論往往有很多缺陷,成為後來牛頓物理學的主要對立面,導致了廣泛的爭論。
他認為太陽的周圍有巨大的漩渦,帶動著行星不斷運轉。物質的質點處於統一的漩渦之中,在運動中分化出土、空氣和火三種元素,土形成行星,火則形成太陽和恆星。笛卡兒的這一太陽起源的旋渦說,他還發展了宇宙演化論、漩渦說等理論學說,雖然具體理論有許多缺陷,但依然對以後的自然科學家產生了影響。
笛卡爾對數學最重要的貢獻是創立了解析幾何。在笛卡兒時代,代數還是一個比較新的學科,幾何學的思維還在數學家的頭腦中佔有統治地位。笛卡兒致力於代數和幾何聯繫起來的研究,並成功地將當時完全分開的代數和幾何學聯繫到了一起。於1637年,在創立了坐標系後,成功地創立了解析幾何學。他的這一成就為微積分的創立奠定了基礎,而微積分又是現代數學的重要基石。解析幾何直到現在仍是重要的數學方法之一。
笛卡爾不僅提出了解析幾何學的主要思想方法,還指明了其發展方向。在他的著作《幾何》中,笛卡爾將邏輯,幾何,代數方法結合起來,通過討論作圖問題,勾勒出解析幾何的新方法,從此,數和形就走到了一起,數軸是數和形的第一次接觸。並向世人證明,幾何問題可以歸結成代數問題,也可以通過代數轉換來發現、證明幾何性質。笛卡爾引入了坐標系以及線段的運算概念。他創新地將幾何圖形『轉移』代數方程式,從而將幾何問題以代數方法求解,這就是今日的」解析幾何「或稱」座標幾何「。
解析幾何的創立是數學史上一次劃時代的轉折。而平面直角坐標系的建立正是解析幾何得以創立的基礎。直角坐標系的創建,在代數和幾何上架起了一座橋梁,它使幾何概念可以用代數形式來表示,幾何圖形也可以用代數形式來表示,於是代數和幾何就這樣合為一家人了。
此外,現在使用的許多數學符號都是笛卡爾最先使用的,這包括了已知數a, b, c以及未知數x, y, z等,還有指數的表示方法。他還發現了凸多面體邊、頂點、面之間的關係,後人稱為歐拉-笛卡爾公式。還有微積分中常見的笛卡爾葉形線也是他發現的。
《數學的故事》裡面說到了數學家笛卡爾的愛情故事。笛卡爾於1596年出生在法國,歐洲大陸爆發黑死病時他流浪到瑞典,認識了瑞典一個小公國18歲的小公主克裡斯蒂娜(Kristina),後成為她的數學老師,日日相處使他們彼此產生愛慕之心,公主的父親國王知道了後勃然大怒,下令將笛卡爾處死,後因女兒求情將其流放回法國,克裡斯汀公主也被父親軟禁起來。笛卡爾回法國後不久便染上黑死病,他日日給公主寫信,因被國王攔截,克裡斯汀一直沒收到笛卡爾的信。笛卡爾在給克裡斯汀寄出第十三封信後就氣絕身亡了,這第十三封信內容只有短短的一個公式:r=a(1-sinθ)。國王看不懂,覺得他們倆之間並不是總是說情話的,大發慈悲就把這封信交給一直悶悶不樂的克裡斯汀,公主看到後,立即明了戀人的意圖,她馬上著手把方程的圖形畫出來,看到圖形,她開心極了,她知道戀人仍然愛著她,原來方程的圖形是一顆心的形狀。公主在紙上建立了極坐標系,用筆在上面描下方程的點,看到了方程所表示的心臟線,理解了笛卡爾對自己的深深愛意。這也就是著名的「心形線」。
國王死後,克裡斯蒂娜登基,立即派人在歐洲四處尋找心上人,無奈斯人已故,先她走一步了,徒留她孤零零在人間...據說這封享譽世界的另類情書還保存在歐洲笛卡爾的紀念館裡。在歷史上,笛卡爾和克裡斯蒂娜的確有過交情。但笛卡爾是1649年10月4日應克裡斯蒂娜邀請才來到瑞典,而當時克裡斯蒂娜已成為了瑞典女王。笛卡爾與克裡斯蒂娜談論的主要是哲學問題而不是數學。有資料記載,由於克裡斯蒂娜女王時間安排很緊,笛卡爾只能在早晨五點與她探討哲學。笛卡爾真正的死因是因天氣寒冷加上過度操勞患上的肺炎,而不是黑死病。
笛卡爾在哲學上是二元論者,並把上帝看作造物主。但笛卡爾在自然科學範圍內卻是一個機械論者,這在當時是有進步意義的。笛卡爾是歐洲近代哲學的奠基人之一,黑格爾稱他為「現代哲學之父」。他自成體系,熔唯物主義與唯心主義於一爐,在哲學史上產生了深遠的影響。
笛卡爾的方法論對於後來物理學的發展有重要的影響。他在古代演繹方法的基礎上創立了一種以數學為基礎的演繹法:以唯理論為根據,從自明的直觀公理出發,運用數學的邏輯演繹,推出結論。這種方法和培根所提倡的實驗歸納法結合起來,經過惠更斯和牛頓等人的綜合運用,成為物理學特別是理論物理學的重要方法。作為他的普遍方法的一個最成功的例子,是笛卡爾運用代數的方法的來解決幾何問題,確立了坐標幾何學即解析幾何學的基礎。
笛卡爾的方法論中還有兩點值得注意。第一,他善於運用直觀「模型」來說明物理現象。例如利用「網球」模型說明光的折射;用「盲人的手杖」來形象地比喻光信息沿物質作瞬時傳輸;用盛水的玻璃球來模擬並成功地解釋了虹霓現象等。第二,他提倡運用假設和假說的方法,如宇宙結構論中的漩渦說。此外他還提出「普遍懷疑」原則。這一原則在當時的歷史條件下對於反對教會統治、反對崇尚權威、提倡理性、提倡科學起過很大作用 。
笛卡爾堪稱17世紀及其後的歐洲哲學界和科學界最有影響的巨匠之一,被譽為「近代科學的始祖」。